塑料注射机虚拟仿真系统的运动与工艺仿真建模

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塑料注射机虚拟仿真系统的运动与工艺仿真建模

摘 要
塑料注射机虚拟仿真系统的研究为塑料注射机操作实践以及注射成型知识的培训赋予了新的方法，受到轻工业的紧密关注。本文在塑料注射机虚拟仿真原型系统的基础上，对塑料注射机运动零部件的建模、系统渲染技术、工艺仿真等几个方面进行了更深入的研究，提出了实施与改进方案。
为达到较好的虚拟仿真效果，虚拟仿真系统必须实现塑料注射机主要零部件的运动。针对塑料注射机零部件运动复杂，刚体运动与复杂的变形运动共存的特点，本文提出综合骨骼动画和骨骼蒙皮动画技术，通过软件制作和程序结合的运动建模方法。结果表明，该方法既可以同时满足开合模等运动机构的刚体运动仿真和液压油路管道的柔性变形运动仿真，也具有建模简单、可扩展性强的优点。
本文采用树形结构对各种几何模型进行统一管理，实现了MS3D和X格式两种模型文件的解析和加载，设计了骨骼动画和骨骼蒙皮动画的实时渲染。在骨骼蒙皮动画中，顶点位置动态更新过程计算量大，严重影响了系统的渲染性能，使渲染速度不能满足实时的要求。本文提出采用GPU硬件可编程技术优化渲染过程，并设计了相关算法，大大降低了CPU的计算量，将系统的渲染速度提高了近一倍。
为了满足用户对工艺知识的学习，设计了工艺仿真模块，可以对用户设置的工艺参数进行实时评判与反馈。具体方法为：通过注射成型过程模拟CAE软件建立工艺窗口，然后利用工艺窗口实现产品缺陷的预测，最后基于CAE流动结果实现塑料流动过程和制品缺陷的显示。

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